【研究領域課題番号】19H02196 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

Bio-MEMS / 細菌 / フォトゲート / レジオネラ属菌 / 反応化学 / 細菌センサ / 蛍光 / ストレス応答 / 細菌叢 / レジオネラ / 細菌同定

【研究成果の概要】

バイオフィルムなどの環境に常在する病原細菌の一つであるレジオネラ属菌を細菌の動的過程解明のモデル細菌とし、このレジオネラ属菌の紫外光や化学物質に対するストレス応答の動的過程を細胞内の蛍光物質の減少、増加過程として反応化学的に記述した。さらにフォトゲート型細菌センサチップをMEMS流路とハイブリッド化した細菌センサシステム構築を進め、3Dプリンタを用いて作製した筐体にフォトゲート型細菌センサとMEMS流路を実装し、3.5x13 cm2程度の小型可搬な細菌センサシステムを作製した。この細菌センサシステムを用いて、レジオネラ属菌の蛍光の動的過程を観測しレジオネラ属菌の識別に成功した。

【研究の社会的意義】

バイオフィルムなどの環境に常在する病原細菌の一つであるレジオネラ属菌を細菌の動的過程解明のモデル細菌とし、このレジオネラ属菌の紫外光や化学物質に対するストレス応答の動的過程を細胞内の蛍光物質の減少、増加過程として反応化学的に記述した。さらにフォトゲート型細菌センサチップをMEMS流路とハイブリッド化した小型可搬な細菌センサシステム構築をした。これにより、培養期間を要することなく医療現場や高齢者施設で即時的に病原細菌の検知を可能とし、感染のアウトブレイク前に警告を発する可能性を示すことができる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)

【研究分野】電子デバイス・電子機器

【研究領域課題番号】15H03992 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

MEMS / 細菌 / レジオネラ / フォトゲート / 蛍光 / 反応速度定数 / ストレス応答 / 集積化MEMS / レジオネラ属菌 / バイオMEMS / 生物化学 / バイオ関連機器 / 行動学

【研究成果の概要】

細胞内寄生や太陽光存在下での細菌の挙動を知るために集積化MEMS技術を利用した、細菌のストレス応答の観測を行った。レジオネラ属菌を観測対象として、紫外光照射やマイクロ空間における運動規制に対するストレス応答として新たな蛍光物質の産生を見出した。この蛍光物質の蛍光をフォトゲート型光学センサで検出することに成功し、細菌センサチップ実現へ道を開いた。

【研究の社会的意義】

ヒトの細胞内や自然界で病原細菌がどのような挙動を示すかを、マイクロマシンの技術を用いて調べた。ターゲットとしたのは温泉やクーリングタワーに生息するレジオネラ菌である。この細菌は紫外線照射を受けたり、狭い場所に閉じ込められると蛍光を発する物質を作り出すことがわかった。この物質の蛍光を指標として、LSI技術を用いた光センサでレジオネラ菌を検出することに成功した。これによって、将来、細菌を培養することなく様々な場所で細菌検査ができる小型チップが作製できることを実証した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2019-03-31

【配分額】16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)

【研究分野】電子デバイス・電子機器

【研究領域課題番号】23560394 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

集積化MEMS / 細菌 / レジオネラ / マイクロ流路 / マイクロビーズ / 蛍光 / MEMS / PDMS / 葉酸

【研究成果の概要】

病原細菌であるレジオネラ・ニューモフィラ（レジオネラと略記）をターゲットとする細菌センサーの開発を行った。その中で、この細菌がMEMSなどの狭い空間で運動を制限されると蛍光を発することを見出した。この性質を用いてレジオネラトラップの検討を行い、マイクロビーズとレジオネラの懸濁液を注入するだけでこれをトラップする樹脂製のマイクロ流路チップを開発し、レジオネラの蛍光を確認した。当初の目的であった培養無しの細菌センサーへの見通しを得た。さらに、このチップを用いてレジオネラの蛍光の時間依存性を発見した。これはもう一つの目的であったエレクトロニクスに創発された細菌行動学の創生にも資するものである。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2011 - 2013

【配分額】5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)